填埋是現(xiàn)階段我國(guó)垃圾處理的主要方式,采用填埋法處置垃圾會(huì)產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液,其是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水.近年來(lái),利用以反滲透和納濾為代表的新型膜分離技術(shù)處理垃圾滲濾液在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用,但在膜分離垃圾滲濾液的過(guò)程中會(huì)不可避免產(chǎn)生污染性極強(qiáng)的濃縮液,對(duì)濃縮液的處理成為一個(gè)難題.對(duì)當(dāng)前關(guān)于垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的處理研究進(jìn)行了綜述。

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化程度的加快和居民生活消費(fèi)水平的提高，我國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)生量以每年9%~10%左右的速度增長(zhǎng)。垃圾填埋是現(xiàn)階段我國(guó)垃圾處理的主要方式，然而采用填埋處置垃圾會(huì)產(chǎn)生大量污染性極強(qiáng)的垃圾滲濾液。目前我國(guó)城市生活垃圾填埋處理設(shè)施中產(chǎn)生滲濾液大約6.4萬(wàn)t/d。垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，如不妥善處理會(huì)對(duì)水體、土壤和大氣造成嚴(yán)重污染。

目前垃圾滲濾液的常見(jiàn)處理方式主要有合并處理法、回灌法、生物處理法、物化處理法。物化處理技術(shù)主要包括吸附法、吹脫法、混凝沉淀法、化學(xué)沉淀法、高級(jí)氧化技術(shù)以及膜分離技術(shù)等。膜分離技術(shù)是利用隔膜使溶劑同溶質(zhì)和微粒分離的一種水處理方法。近年來(lái)，利用新型的膜分離技術(shù)處理垃圾滲濾液已在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。

目前常用的膜分離技術(shù)主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)等，反滲透是以高于溶劑滲透壓的外界壓力作為跨膜推動(dòng)力，利用膜的選擇透過(guò)性截留離子物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)溶液中混合物分離的技術(shù)。納濾也是一種壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)。反滲透和納濾在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)不斷產(chǎn)生濃縮液，膜過(guò)濾濃縮液呈棕黑色，其體積約占垃圾滲濾液水量的13%~30%，并具有以下特征：(1)有機(jī)污染物濃度特別高，成分復(fù)雜；(2)無(wú)機(jī)鹽組分含量高，可生化性差；(3)水質(zhì)水量隨時(shí)間變化較大；(4)重金屬含量高。這些含有大量污染物的膜過(guò)濾濃縮液對(duì)地表水、地下水、土壤環(huán)境等都存在嚴(yán)重威脅，不能直接排放到環(huán)境中，對(duì)其合理的處理處置也是應(yīng)用反滲透、納濾技術(shù)的垃圾滲濾液處理工程中必須解決的一個(gè)難題。

1、膜過(guò)濾濃縮液的處理處置方式

目前垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的處理處置方式可分為三種類型：一是轉(zhuǎn)移處置，包括外運(yùn)和回灌；二是進(jìn)一步減量，包括納濾、高壓反滲透、蒸發(fā)、膜蒸餾等；三是無(wú)害化處理，包括混凝沉淀、電絮凝、高級(jí)氧化等技術(shù)和干燥、焚燒、固化/穩(wěn)定化等手段。

1.1外運(yùn)

當(dāng)填埋場(chǎng)附近有能進(jìn)行危險(xiǎn)廢液處置的焚燒廠時(shí)，可以將膜濃縮液輸送至焚燒廠焚燒處理[10]，這無(wú)疑是最便利的處置手段。但當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，輸送成本會(huì)大大增加，這種方法將不具有經(jīng)濟(jì)性。

1.2回灌

回灌是滲濾液膜過(guò)濾濃縮液最普遍的處置方式，它是在滲濾液回灌的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，原理與滲濾液回灌一樣。將垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液回灌的方法是把填埋場(chǎng)作為一個(gè)以垃圾為填料的巨大生物濾床，通過(guò)生物降解、吸附、過(guò)濾等多重作用實(shí)現(xiàn)污染物的穩(wěn)定化或降解。在德國(guó)，從1986年開(kāi)始，濃縮液回灌就作為反滲透法處理垃圾滲濾液的一個(gè)有機(jī)組成部分而被廣泛采用。

目前我國(guó)采用納濾/反滲透技術(shù)的垃圾填埋場(chǎng)也大多都采用回灌法處置濃縮液。回灌也存在一些問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)。A.H.Robinson報(bào)道了1998年德國(guó)Wischhafen填埋場(chǎng)的無(wú)生化預(yù)處理的滲濾液RO處理系統(tǒng)的濃縮液回灌處置的影響，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，對(duì)濃縮液進(jìn)行回灌后，滲濾液COD、NH3-N都有所升高，電導(dǎo)率則在幾個(gè)月內(nèi)發(fā)生急劇攀升，這直接影響了反滲透系統(tǒng)的處理效率。

1.3納濾和高壓反滲透技術(shù)

納濾分離技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二價(jià)和高價(jià)離子的選擇性去除，可用于反滲透濃水的減量。李黎]報(bào)道了成都市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理中納濾的應(yīng)用。該處理工程采用兩級(jí)A/O式外置MBR+RO/NF工藝處理垃圾滲濾液，減少了濃縮液的處置(目前為回灌)規(guī)模；出水主要含NaCl，在沒(méi)有相關(guān)排放限值的情況下，可以直接排入水體。但是，報(bào)道未提及出水中是否含NO3-，其貢獻(xiàn)的總氮很可能使出水無(wú)法滿足最新排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，納濾還可以與高壓反滲透(HPRO)聯(lián)合進(jìn)行濃水的進(jìn)一步減量。

高壓反滲透工藝通常是指進(jìn)料端操作壓強(qiáng)大于10MPa的反滲透工藝。為提高回收率而發(fā)展起來(lái)的基于碟管式反滲透(DTRO)的高壓反滲透工藝可以在10~20MPa下運(yùn)行，可使反滲透處理垃圾滲濾液的回收率從80%提高到90%以上，處理后的濃縮液可以省去蒸發(fā)濃縮步驟，直接進(jìn)行干化或焚燒。在HPRO處理過(guò)程中，常與納濾工藝聯(lián)合。在2~5MPa操作壓強(qiáng)的條件下，NF將RO的濃縮液分離成兩部分，一部分是主要含二價(jià)無(wú)機(jī)物(如CaSO4)和有機(jī)物的截留液，另一部分是主要含有氯化物的出水，進(jìn)而再由HPRO處理，這樣可大大降低膜結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。

該組合工藝被稱為RO-NF/晶化-HPRO組合膜工藝，除特殊設(shè)計(jì)的HPRO膜之外，其關(guān)鍵還在于把NF和晶化單元組裝成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，因此，納濾才能在高濃度有機(jī)物和CaSO4超飽和的狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)行。HPRO工藝可實(shí)現(xiàn)較高的水回收率，自上世紀(jì)90年代起，德國(guó)已有一些采用該法處理垃圾滲濾液的研究和應(yīng)用。但目前在我國(guó)對(duì)該方法的研究和報(bào)道還較少。

 

1.4蒸發(fā)

蒸發(fā)是指在一定的溫度和壓強(qiáng)下，把混合溶液中的相對(duì)易揮發(fā)的組分分離出去的過(guò)程。蒸發(fā)處理工藝可以將待處理溶液體積濃縮到不足原液體積的2%~10%。目前應(yīng)用較多的有浸沒(méi)蒸發(fā)法、負(fù)壓蒸發(fā)法和機(jī)械壓縮蒸發(fā)法等。

浸沒(méi)蒸發(fā)法是利用填埋氣燃燒產(chǎn)生的高溫氣體與生活垃圾填埋廠滲濾液直接接觸，使?jié)B濾液的水分得以迅速蒸發(fā)，屬于常壓蒸發(fā)工藝。岳東北等報(bào)道了北京某填埋場(chǎng)采用兩級(jí)浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)工藝處理滲濾液反滲透濃水的工程實(shí)例，出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889—2008)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但是由于垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液中通常都含有濃度很高的氯離子，而氯離子在70℃以上的溫度下會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生非常強(qiáng)的腐蝕作用，這使得設(shè)備腐蝕成為高溫蒸發(fā)處理垃圾滲濾液或濃縮液的最主要的限制因素。

為了解決常壓高溫蒸發(fā)所引起的設(shè)備腐蝕問(wèn)題，20世紀(jì)90年代起，一些歐洲國(guó)家如荷蘭、法國(guó)等開(kāi)始研究負(fù)壓蒸發(fā)法。負(fù)壓蒸發(fā)充分利用了水在負(fù)壓條件下沸點(diǎn)降低的特性。采用負(fù)壓蒸餾可以有效避免氯離子對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕，目前國(guó)內(nèi)尚未有采用該法處理滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的報(bào)道。

機(jī)械壓縮蒸發(fā)工藝是指通過(guò)機(jī)械方式對(duì)蒸汽進(jìn)行壓縮，進(jìn)而提高蒸汽溫度的技術(shù)，該工藝充分實(shí)現(xiàn)了能量利用，屬于低能耗的蒸發(fā)工藝。廣州某地垃圾滲濾RO濃縮液通過(guò)機(jī)械壓縮蒸餾發(fā)后，水質(zhì)明顯改善，最終達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)工程中，低能耗蒸發(fā)工藝產(chǎn)生的酸腐蝕和鹽對(duì)設(shè)備的腐蝕情況相當(dāng)嚴(yán)重，蒸發(fā)裝置的主材必須是昂貴的耐腐蝕材料，這造成了設(shè)備造價(jià)昂貴以及后期不菲的維護(hù)費(fèi)用，提高了運(yùn)行成本。

1.5膜蒸餾

膜蒸餾是一種以疏水性微孔膜兩側(cè)蒸汽壓差為驅(qū)動(dòng)力，使熱側(cè)蒸汽分子穿過(guò)膜孔后在冷側(cè)冷凝富集，從而實(shí)現(xiàn)溶液分離、濃縮或提純等目的的膜分離過(guò)程。膜蒸餾技術(shù)是膜處理技術(shù)與蒸餾技術(shù)過(guò)程的結(jié)合，具有許多優(yōu)點(diǎn)：可在常壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；操作溫度低于傳統(tǒng)蒸餾工藝；設(shè)備體積小而靈活等。

目前膜蒸餾技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海水、苦咸水淡化、高含鹽廢水處理等多個(gè)領(lǐng)域。膜蒸餾法也被認(rèn)為是一種對(duì)反滲透濃縮液進(jìn)一步回收減量的有效方式。李玖明等采用膜蒸餾法進(jìn)行了垃圾滲濾液反滲透濃水處理的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)水水質(zhì)符合《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889—2008)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。膜蒸餾法目前正處于一個(gè)迅速發(fā)展成熟的階段，但作為一種尚處于應(yīng)用初期的新技術(shù)，膜蒸餾法處理垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的大規(guī)模應(yīng)用仍需要學(xué)者進(jìn)一步的研究。

1.6混凝沉淀與電絮凝

混凝沉淀法是水和污水處理中的常用技術(shù)，它通過(guò)電性中和、壓縮雙電層、吸附架橋和網(wǎng)捕等作用去除污水中呈膠體和微小懸浮狀態(tài)的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物。張躍春等采用混凝沉淀法對(duì)四川某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液膜過(guò)濾濃縮液進(jìn)行了處理，測(cè)試了混凝劑種類、投加量和助凝劑配比對(duì)處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)eSO4和PAM聯(lián)用時(shí)的處理效果最好；在最佳反應(yīng)條件下廢水的COD去除率可達(dá)74%，UV254去除率達(dá)到52%。

電絮凝工藝是利用電化學(xué)方法，在產(chǎn)生絮凝劑的同時(shí)在陽(yáng)極上析出O2微氣泡，陰極上產(chǎn)生H2微氣泡，并通過(guò)絮凝作用、氣浮作用和電解氧化還原作用共同實(shí)現(xiàn)污染物的有效去除。與傳統(tǒng)的混凝沉淀工藝相比，電絮凝法具有效率高、泥量小并易于固液分離等優(yōu)勢(shì)，已逐漸成為研究的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外已有許多學(xué)者將電絮凝法應(yīng)用于垃圾滲濾液預(yù)處理或深度處理，在此基礎(chǔ)上也有了將其應(yīng)用于滲濾液膜過(guò)濾濃縮液處理的嘗試。S.TOP等以鋁電極做陽(yáng)極，采用電絮凝法處理土耳其某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液納濾膜濃縮液，最終的處理結(jié)果顯示，COD、色度、總磷的去除率都隨電流密度和反應(yīng)時(shí)間的增大而不同程度地增加。

由此可見(jiàn)，混凝沉淀法和電絮凝法對(duì)膜過(guò)濾濃縮液都有一定凈化效果，但凈化效果不夠徹底。混凝沉淀法和電絮凝法可以作為一種垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的預(yù)處理工藝，與其他工藝聯(lián)合共同實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的妥善處置。

1.7高級(jí)氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)是一種通過(guò)化學(xué)氧化劑以及光、聲、電、磁等物理化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生大量活性極強(qiáng)、具有極強(qiáng)氧化性的˙OH等自由基降解水中有機(jī)物的方法。根據(jù)氧化劑和催化劑的選取不同，高級(jí)氧化技術(shù)大體可分為以下幾種：(1)Fenton法和類Fenton法；(2)光化學(xué)氧化法和光催化氧化法；(3)臭氧氧化法；(4)濕式氧化法和濕式催化氧化法；(5)電化學(xué)氧化法；(6)超臨界水氧化法及超臨界水催化氧化法。高級(jí)氧化技術(shù)適用于處理高濃度難生化降解的廢水，在垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的處理中受到關(guān)注和應(yīng)用。

王凱等采用Fenton-絮凝聯(lián)合工藝處理青島某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液納濾膜濃縮液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，處理水COD、BOD、色度去除率分別高達(dá)82.4%、63.7%、87.5%。電-Fenton法是一種Fenton法的變形形式，其原理是通過(guò)電解的方式，使通入的O2先在陰極通過(guò)還原反應(yīng)生成H2O2，再與溶液中的Fe2+發(fā)生Fenton反應(yīng)。YujueWang等采用電-Fenton法對(duì)北京某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液膜過(guò)濾濃縮液進(jìn)行處理，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)6h，TOC和TN去除率分別達(dá)到82%、51%。